EIGA法制备激光3D打印用TC4合金粉末

采用电极感应熔炼气雾化法(EIGA)制备激光3D打印用TC4合金粉末,研究了雾化气压对粉末收得率、粒径、粉末形貌、松装密度、流动性及空心球率等特征的影响.结果表明:随着雾化气压的增加,粉末收得率、球形度增加,而粉末平均粒径减小.雾化气压为6.0MPa时,粉末收得率超过50%,平均粒径小于100μm,松装密度为2.950 g/cm~3,流动性为2.242 g/s,空心球率低于3%.雾化气压为7.0 MPa时,非球形缺陷粉末和空心球率增加.对比雾化气压为6.0 MPa制备的不同粒径粉末,以及激光3D打印后的拉伸曲线与断口形貌,发现50~100μm粉末打印TC4合金的抗拉强度达907.7 MPa,延伸率最大达15.3%,具有良好的强韧性.     

溶液雾化氧化法制备四氧化三钴粉末

针对溶液雾化氧化法制备四氧化三钴粉末过程,研究了工程实验条件下反应温度、雾化压力和氯化钴溶液流量等参数对钴氧化率、粉末粒度和粉末松装密度的影响.在反应温度750℃、氯化钴溶液质量浓度120 g.L-1、压缩空气压力0.23 MPa、氯化钴溶液压力0.15 MPa以及氯化钴溶液流量40 L.h-1条件下,制备的氧化钴再经750℃热处理2 h后,钴氧化率达到100%,钴质量分数为73.04%,松装密度为0.48 g.cm-3,平均粒径为7.61μm.工程实验研究结果表明溶液雾化氧化法可以高效快速制备高品质四氧化三钴粉末,过程简单、清洁,具有产业化应用前景.     

紧耦合气雾化制备Al基非晶合金粉末

开展了采用紧耦合气雾化方法制备Al基合金粉末的实验和理论研究.利用X射线衍射仪、差热分析仪、扫描电镜和透射电镜分析了粉末的表面形貌、显微组织和结构特征,根据气雾化过程中熔滴的破碎模式和冷却行为确定了Al基合金的非晶化临界冷却速率及相应粉末粒径.结果表明:气雾化粉末中存在部分非晶粉末,非晶粉末的粒径小于26μm;Al基合金的非晶化临界冷却速率大致为106K.s-1;雾化中熔体的破碎和冷却是两个相互耦合(矛盾)的过程,快速冷却(大于104K.s-1)极大地阻碍熔体的充分雾化,同时熔滴的破碎模式对其冷却行为具有显著的影响.目前紧耦合气雾化技术还只能制得非晶/晶态混合的Al基合金粉末.     

数值模拟喷射夹角对VIGA制粉雾化过程的影响

通过计算流体力学软件数值模拟和实验相结合的方法，以高温合金雾化过程中气、液、固三相的交互作用机制为研究对象，采用欧拉-拉格朗日法的VOF(volume of fluid)多相流模型和DPM(discrete phase model) 离散相方法，研究了喷射夹角对熔体主雾化和二次雾化过程TAB(Taylor analogy breakup)破碎过程和粒度分布的影响，并与同步实验结果进行了对比.研究结果表明，随着喷射夹角的增大，回流区面积逐渐减小.金属熔体的初次破碎形态呈“倒喷泉状→伞状”，初次液滴的尺寸为0.3~0.9mm.初次破碎液滴的气体韦伯数(We)为10~90，随喷射夹角的增大，粉末的平均粒径逐渐降低，喷射夹角为36°时，实验制备的粉末粒径与数值模拟得到的粉末粒径基本一致，表明了数值模拟合金雾化破碎过程的合理性.     

铜镍锡合金粉末制备工艺及特性研究

为获得性能良好的钎焊用铜镍锡合金粉末,在气雾化水冷制粉平台上试制了3种铜镍锡合金粉末,并对粉末的制备工艺、粉体特性及两者之间的影响关系进行研究。结果表明,冶炼合金时,合理的原料添加顺序能节省冶炼时间,减少氧化烧损;适当提高冶炼温度可以增加合金熔液的流动性,保证雾化过程的顺利完成;雾化时,若雾化气体压力较大则会在气流上方形成负压区,导致合金熔液上翻,控制雾化压力由小到大可以避免这种现象。最终获得的合金粉末球形度好,颗粒较细,-200目的粉末占60%以上,DTA曲线分析合金熔点在780～833℃,其特性能满足钎焊用粉的使用要求。     

稀土氯化物喷雾热解装置雾化效果的物理模拟

稀土氯化物雾化热解是稀土氧化物制备新工艺,但目前喷雾热解装备雾化效果差,雾化后液滴粒径分布不均匀.本文自行设计了文丘里管喷雾热解反应器,将粒子图像测速技术与MATLAB图像处理技术相结合,研究了气体流量、文丘里管和引流管几何尺寸等因素对雾化效果的影响.结果表明:文丘里管扩散段中较强的回流作用会加剧气液相间的混合碰撞,进一步破碎液滴;而过多的液相携带量容易导致雾滴密度变大,增大了液滴在运动过程中的碰撞几率,致使雾滴尺寸变大.文丘里管反应器适宜的几何尺寸和操作条件为:内径100mm,喉口内径10mm,引流管内径5mm,气相流量20.5m³/h.     

热障涂层用氧化锆空心球形粉末

研究了喷雾干燥及特殊空心球化制备氧化锆空心球形粉末的方法,用本方法制备的氧化锆粉末具有流动性好、沉积率高、涂层隔热效果好、涂层与基体结合强度高、涂层耐冲刷性强等特点.     

紧耦合真空气雾化制备Fe-Cr合金粉末的特性表征

采用紧耦合真空气雾化法制备Fe-Cr合金粉末,通过不同目数的筛网进行筛分,得到0~25 μm、25~53μm、53~105 μm、105~150 μm四个粒度段的粉末.使用氧氮分析仪、碳硫分析仪、电感耦合等离子体发射光谱仪分析雾化前后粉末化学成分,测定全粒度段及各粒度段的氧含量变化情况;采用扫描电镜、激光粒度仪等分析测试手段观察粉末表面形貌及表面微观组织并测定粉末粒径.结果表明:紧耦合真空气雾化制备Fe-Cr金属粉末化学成分可精确控制,全粒度段氧含量为0.024wt.%;冷却速度随粉末粒径的减小呈现指数级增长,随着粉末粒度段的增大,表面组织主要由胞状晶、柱状晶向树枝晶发展;各粒度段氧含量随粒径增大逐渐减小;空心粉的形成主要与袋式破碎机制和晶粒凝固收缩差有关.     

基于拉瓦尔管的气液两相流雾化规律研究

基于拉瓦尔管设计了一种雾化喷管,使天然气产生超音速流动,把液流剪切破碎成小液滴,降低了气液相截面密度和流动阻力.采用数值仿真软件Fluent模拟了喷管内部气液相流动的微观形态和内部流场规律,分析了气相压力、液流速度、喷孔直径和液相喷孔数量对雾化颗粒分布规律和雾化效果的影响.研究得出在303 975 Pa的气相压力下液流喷射深度为0.911 2 mm,散射宽度为1.201 3 mm,雾化效果较好;气相压力增大至1 013 250 Pa时,雾化颗粒贴近壁面,喷射深度为0.304 1 mm,散射宽度为0.365 0 mm,雾化效果变差.液流速度增加,雾化效果增强;喷孔直径增大,喷射深度增加,喷孔直径为1.2 mm时,散射宽度有极大值2.356 2 mm,雾化效果最好.使用双喷孔结构,雾化颗粒直径分布均匀,近似于正态分布,雾化颗粒直径减小,雾化效果增强.通过改变工况参数,可提高携液率和排采质量.     

射频等离子体制备球形Ti—6Al—4V粉末性能表征

以不规则形状的Ti—6Al—4V(TC4)粉末为原料,通过射频等离子体球化处理制备了球形TC4粉末,并研究了球化处理对粉末特性及加料速率对粉末球化率的影响.利用扫描电子显微镜、激光粒度分析和霍尔流速计分别对其粉末微观结构、粒度分布和粉体性能进行了测试和分析.结果表明:TC4粉末经等离子球化处理后得到表面光滑、球形度好及球化率可达到100%的球形粉末;球化处理后,粉末的松装密度、振实密度和粉末流动性得到明显改善,粒度略微增大;随着加料速率的增加,TC4粉的球化率逐渐降低.     

锡粉多级雾化研究

在Ⅰ型多级雾化-快速凝固装置上首先研究了喷嘴液流直径对粉末平均粒度的影响,再用正交实验方法研究了其他主要工艺因数对纯锡粉多级雾化效果的影响。结果表明,喷嘴液流直径的影响不很敏感和显著,而在喷嘴液流直径为一定值(2mm)的条件下,旋转盘转速和过热温度对粉末平均粒度影响最大,喷射高度和过热温度对粉末形状系数和标准偏差有显著影响。纯锡粉多级雾化的最佳工艺为:过热温度350K,喷射高度85mm,气体压力0.8MPa,旋转盘转速4000r/min。     

高能球磨Cu-Zr复合粉体的特性与压制烧结过程研究

文章介绍了采用高能球磨法制备Cu-Zr复合粉体,采用SEM、XRD等方法研究粉体的机械合金化过程,并进一步研究了其冷压成形和烧结过程.结果表明:随着球磨时间的延长,一部分Zr固溶到Cu中,形成Cu-Zr过饱和固溶体,另一部分则与铜生成铜锆金属间化合物;粉体由片状转变为近球状,显微硬度逐渐增加;当球磨超过15 h后,复合粉体硬化,为了得到某一密度的压坯,需要更高的压制压力.     

保护渣物性对圆坯表面纵裂的影响

为了防止圆坯在生产过程中产生纵裂问题,研究了5种保护渣的熔点、熔速、粘度和成分等对规格为φ150 mm的20#圆坯表面纵裂的影响。结果表明：熔速适中、熔点小于1 165℃、粘度约为0.3 Pa·S的连铸保护渣对该钢种减少表面纵裂有利。该钢种保护渣中的w（）C=7%~13%和w（Al）2O3=3%~4.5%时纵裂发生率低。     

复吹转炉氧枪喷吹石灰石颗粒的物理模拟

建立了氧枪喷吹石灰石粉的冷态模型,用水模拟钢水,用浸盐空心三氧化二铝模拟石灰石粉,用真空泵油模拟炉渣,研究了熔池的均混时间、粉剂分布和粉剂穿透比.考察了底气流量和枪位对均混时间的影响,同时在优化的工艺条件下,测定了熔池的粉剂穿透比和粉剂分布,确定了实验室条件下最佳操作工艺.结果表明,顶吹喷粉条件下氧枪枪位应略微下降,枪位为258mm,底气流量为20m3/h;粉剂穿透比随固气比和粉剂粒度的增加而增加,确定了实验条件下最佳粉剂粒度为0212~0380mm.     

聚丙烯纤维与胶粉复掺对砂浆强度和韧性的影响

采用聚丙烯纤维与聚合物胶粉复掺的方法配制了胶粉改性砂浆,并应用正交试验和多点分布的纤维单因素试验研究了聚丙烯纤维与聚合物胶粉复掺对砂浆强度和韧性的影响。结果表明：随着纤维掺量的增加,砂浆折压比总体上呈增加趋势,长度为10 mm的聚丙烯纤维增韧效应最优;当聚丙烯纤维复合胶粉改性砂浆的折压比在0．17～0．21时,韧性显著提高;配制参数纤维掺量为0．2％、纤维长度为10 mm、胶粉掺量为5％、硅粉掺量为5％的胶粉改性砂浆的综合强度和韧性最优,适合作为混凝土剥蚀面层的修复材料。     

316L不锈钢粉末的电子束选区熔化成形

电子束选区熔化技术在人体植入物、航空航天小批量零件的直接快速制造方面具有重要的意义。为此,该文采用自行研制的电子束选区熔化设备,研究了电子束选区熔化316L不锈钢粉末的工艺参数、微观组织及熔化成形机理。结果表明:电子束电流、作用时间和聚焦电流对层间结合情况影响较大,作用时间和填充线间距对可成形性影响较大;当能量密度系数为62.8 GJ/m3、基板厚度为0.5mm时,制备的成形件晶粒细小,组织均匀,无气孔、裂纹及未熔颗粒等缺陷出现。     

铝粉雾化炉铝液温度模糊-PID复合控制

铝粉氮气雾化生产过程中，保持雾化炉铝液温度的稳定非常重要，但铝粉雾化炉是一个非线性、大滞后、不确定性系统，采用常规PID控制器很难保证控制效果．为此针对雾化炉的铝液温度变化特性，结合模糊控制器和PID控制器的特点，设计了一种模糊-PID复合控制器．利用加权因子，将模糊控制器的输出和PID控制器的输出加权综合，使得控制器在误差较大时，主要由模糊控制器起作用，而在误差较小时主要由PID控制器起作用．模糊-PID复合控制器既保持了PID控制的稳定误差小、稳定性好的优点，又具有模糊控制自适应和调节速度快的特点，能够很好地保持铝液温度的稳定，在现场应用中取得了较好的控制效果．